机械焊接工艺在钢结构施工中的应用

赵博

摘 要：在建筑领域中，目前使用各种不同类型的钢结构，在其建设技术中焊接技术是不可或缺的一项重要技术。各种钢材在建筑中主要采用焊接方法使结构更加完整，而焊接技术是连接钢结构中最主要的一种方法，随着不断发展的时代技术而日益丰富，特别是在快速发展的计算机、电子及材料科学等技术中，为使各种钢结构提高安全性更需要先进的焊接技术。本研究基于焊接技术，对相关问题开展了较为深入地探讨。

关键词：机械焊接工艺;钢结构施工;焊接技术

中圖分类号：TU758.11 文献标识码：A

0 前言

因钢结构具有较高的经济实用性，在具体工程建设中应用较为方便并具有较大跨度，因此，在企业厂房建筑上日益广泛应用钢结构。但近年来广泛应用的钢结构发生的质量事故及存在的一些安全隐患，其中因不合理的焊接而产生的问题所占比例较大。钢材为形成较为完整的一个钢结构，对其连接主要采用焊接方式。采用先进焊接技术不只是提高钢结构的完整性，还可确保钢结构具有较高的稳定性及安全性。钢结构主要优势体现在较短的建设周期、较轻的自重、丰富的外形、较强适应性、便于维护等，具有广泛的应用范围，使焊接技术在机械、冶金、石化、造船等各领域中具有更广泛的应用。随着日益发展的焊接技术及相关设备，在钢结构建设中目前主要采用较多种类的焊接技术，具有或简或繁的工艺，但都需要不断提升焊接技术水平以明显提高焊接质量。

1 机械焊接技术的主要种类及质量控制

1.1 机械焊接技术的主要种类

根据实际采用不同的焊接过程，可将焊接技术主要分为以下四大类。

一是气保焊。该技术是气体保护焊的简称，主要是将氢气和氮气装入焊接器中，采用焊接器喷嘴在焊接过程中将这些气体喷出，使周围空气隔离开焊接处确保焊接效果的一种有效焊接方式。

二是压力焊。该焊接方式对产生于摩擦、电阻或超声波等按压压力有效利用，可相互结合焊接接头部位的金属原子使焊接任务顺利完成。在钢结构中，电阻压力焊是目前最常使用的一种压力焊。

三是钎焊。这是较为特殊的一种焊接技术，主要是加热需焊接部分和钎料达到比钎料熔点高、比焊接材料熔点低，在焊接中利用钎料的一种技术，可使焊接时减少产生的裂缝，使焊接质量明显提高。

四是手工电弧焊。该方式是因使用便捷，在小型钢结构焊接中目前主要采用的一种技术，手工电弧焊是其中较为常见的一种焊接方式，在焊接过程中可看到迸溅在焊接部位的火花。

1.2 机械焊接技术质量控制

焊接质量具有非常重要的作用，由于焊接技术与钢结构的安全稳定性具有重要关系，特别是大型钢结构具有更严格的焊接技术质量要求。为确保焊接技术质量，应对焊接接头部位焊接质量提高重视，由于接头部位与两部分之间具有密切关系，特别是焊接两种不同材料，相当于重新融合两种不同金属材料。焊接接头部位是对焊接质量产生影响的主要部位，所以在焊接过程中应对控制接头部位质量提高重视，以确保技术规范性，采取有效措施对焊接效果加强检测，使可能存在的质量隐患及时得到消除，焊接质量明显提高，为钢构件提高安全性提供重要保证。

焊接过程中，为使技术操作确保规范性，焊接效果良好，应在焊道尺寸、外观、强度、焊接变形及漏水试验要求等方面重点做好相关工作。焊接工人在焊接过程中，应对焊接要求十分熟悉，结合焊接图谱开展焊接工作，确保焊接技术程序化操作，开始焊接时，应对焊接材料及焊接接头部位的材料表面详细检查，确保洁净及光滑，避免对焊接效果产生不利影响。焊接过程中应严格按照工艺图的要求，并对材料焊接后提高重视其实用性，确保焊接部位的圆滑过渡及余高合适，留下一定的空间用于改进，确保对材料正常使用不产生影响。根据有关规定，焊缝余高应保持在0.5～3.5毫米之间。完成焊接后应检修其质量，对质量不合格的构件及时进行处理，并对返修次数进行限制，由于反复焊接将对焊接部位金属的质量及材料性能产生不利影响。为确保焊接质量，关键在于焊接工人技术应熟练、焊接设备应先进、焊工应具有较高的责任意识。

2 焊接工艺的发展

随着不断发展的现代焊接工艺及建筑钢结构技术提出的新要求，焊接技术的发展主要呈现出的趋势为：一是研发新技术主要为使焊接质量提高，焊接技术逐渐扩大范围;二是在焊接领域引进，对焊接技术设备不断创新，采用计算机人工智能技术使焊接现代化水平不断提高。

2.1 新的焊接反变形技术的研发

在实际生活中，因焊接技术条件的限制及钢构件使用具体环境造成焊接部位发生变形情况具有较高的发生率，这对领域内不断发展的技术及扩大业务产生一定限制作用。结合实际而言，变形类型主要有横向收缩、纵向、弯曲、角及波浪等很多种，所以，应对焊接反变形技术深入开展相关研究工作。实际应用中采用对焊接各环节的不断完善，使焊接提高质量的方法以免产生较大程度的变形。尽管针对新的反变形技术也开展了相关研究，但未获得丰富的成果。反变形技术目前的主要创新是对残余角变形方法的有效利用，在开始焊接前提高技术处理焊接材料的规范性，对弹性反向变形进行施加，采用热弹塑性有限元法对结构焊接过程进行模拟，使焊接结构确定弹性反变形规律：弹性反变形在焊接前被施加的结构，几乎在焊接后不会产生角变形，具有比较理想的效果。

2.2 低温焊接

有时钢构件焊接也发生断裂问题，主要是因温度较低而引发，特别是缺口在钢构件中时，具有更大的概率发生断裂。对焊结构件发生断裂的主要原因进行深入研究可发现，低温焊接可使产生断裂的事件明显降低生产率。由于在焊接过程中低温焊接对预热焊件较为重视，并与周围环境温度相结合调节预热与后热。

并采取焊缝金属调整微合金化程度，积极配合焊接规范，使焊缝金属为提高焊缝强韧性而产生针状铁素体，进而使评定焊接工艺的试验获得成功，为工程质量提供保证。设定焊接工艺参数：改变冷却条件对相变产生影响，焊接冷却条件及钢材化学成分对于热影响区的组织具有决定性作用，并对改变焊接应力及溢出扩散氢产生影响。焊接热影响区的大部分冷裂纹产生于马氏体内部，焊接区过大的冷却速度易使马氏体组织产生。工程中应对以下原则提高重视：一是焊接残余应力尽可能减小。二是对结构拘束度进行限制。由于焊缝所处的不同工况，产生偏析的焊缝中心，冷裂纹采用低温焊接进行防治时，应对因结构较大的拘束度进行防范，对工艺试验结果照搬容易产生反作用，甚至导致的后果较为严重。三是尽可能采用电加热方式。电加热可提高预热区域的受热均匀，避免局部受热导致接头附加应力。均匀升温速度具有可控性，避免母材过热等问题产生，可实现充分均匀预热母材。四是焊后可采取的处理措施。因液-固态氢具有不同的溶解度，液态溶氢量在结晶温度下超过固态时的4倍，较多的溶氢在半溶化晶界具有“通道”作用，氢由焊缝—熔合区—热影响区易沿通道进行扩散。五对线能量有效控制。低温施工中基于对AV不小于0.6的有效控制，采用对焊接位置不同的AV进行控制，使大电流避免产生淬硬组织。

3 结构施工中的机械焊接工艺

钢结构具有较轻自重、较强适应性及便于应用等特性。对其焊接应特别注意各步骤，施工应严格遵循焊接工序，确保钢结构具有较高的质量及安全性。在焊接加工钢结构中，应严格遵循施工图中对材料和距离的标注，将焊接缩短量及加工余量提前进行预留。对钢材的相关规定比较明确，下料前对规定钢材应深入分析，偏差值经改正调整后不可比标准许可偏差值超出，确保下料时的钢材质量。

应采用焊接方式安置吊挂壁，吊挂壁坡度应结合焊接节点调整，对各项要求确认准确后再焊接。对靠边吊挂壁确认正常指标后，再安置另一条吊挂壁。安置完毕两条挂壁后，对吊挂壁准确标出最高最低标高线。焊接无缝钢管中，应先焊接后再校正。装置完成吊挂壁设备后，应对各连接点及其临近区域加强质量检查，确保各连接点与质量规定符合相关标准。并确保吊挂壁竖向面的挂壁坡度、不垂直度等有关指标与质量标准规定相符。完成焊接钢结构整体的相关工艺后，还应采取防锈喷漆等一些必要的防护措施。将焊接中可能产生的熔渣或飞溅物及时进行彻底清理，确保钢结构表面达到较为洁净的程度。并且在通常情况下，不锈钢件应采用喷白漆防锈喷漆处理，喷白漆时应对选择涂料及处理漆膜厚度等提高重視，并关注掉肢型钢内侧部分避免被漏涂。为提高规范化实施焊接工艺过程中，应确保焊接施工人员对焊接工艺技术熟练掌握，明确各步骤的具体标准要求，并使工作人员不断深入学习研究焊接技术，对焊接工艺的技术不断进行更新。

4 结语

综上所述，焊接工艺影响钢结构的安全稳定性的程度较大，焊接工艺及质量问题具有重要作用。随着我国日益扩大钢结构的应用范围，钢结构质量对于建筑物的正常使用将产生直接影响。所以，不仅要积极革新、创新机械焊接工艺，还要确保焊接整个过程与焊接工艺的有关标准要求相符，进而在钢结构施工中确保机械焊接工艺的先进性及较高的安全性。

参考文献：

[1]潘海珍.浅谈焊接缺陷产生的原因预防及质量检验[J].科技创新与应用，2012（13）：60.

[2]张辉.浅谈钢材焊接裂纹成因与防治措施[J].科技创新与应用，2012（10）：74.

[3]高向东，龙观富，汪润林，等.大功率盘形激光焊飞溅特征分析[J].物理学报，2012（9）：490-496.

[4]陈晓伟，戴汉政，陈增江，等.起重机械焊接工艺评定相关标准对比分析与应用[J].起重运输机械，2015（12）：6-11.

[5]孙明尧，韩宪保，李仁义，等.对起重机钢结构焊接质量评判标准的建议[J].起重运输机械，2010（2）：90-94.

[6]缪正兵.浅谈混凝土结构建筑模板施工技术与方法[J].价值工程，2010（27）：113.